问题描述
我的模型包括两相流，级别集或两相流，相位场接口，并且它不会收敛，要么花很长时间来解决，要么没有收敛到合理的结果。本文包含解决此类模型的指南。
解决方案
背景
流体流受Navier-Stokes方程的控制，该方程解决了模型域内各地的流体速度和压力场。流体特性（粘度和密度）是恒定的，要么在空间中相对平稳而变化，因为温度，压力，剪切速率等...但是，如果我们要模拟两种不混溶的流体，则流体特性将变化在两种流体之间的界面之间显着，表面张力效应可能变得很重要，以及在湿壁上接触角的影响。
为了在comsol多物理学中进行建188金宝搏优惠模，我们可以使用级别集或相位字段方法。这两种方法都向建模域引入附加的标量字段（级别集或相位字段函数）。这些标量字段在各处的-1和+1之间平稳变化，并用于定义管理Navier -Stokes方程中的流体粘度和密度。级别集合实现的过渡（场均从0到1不等，相位场的-1至+1）在空间上很突然，从而可以很好地分辨出这两个阶段。级别集和相位场方法的管理方程是一种对流 - 扩散方程，而对流术语来自Navier-Stokes方程。但是，由于重要的对流术语，现场突然过渡以及与Navier-Stokes方程的强耦合，因此在数值上挑战在数字上具有挑战性。
水平集函数变化平稳，并定义流体之间的接口。边界由流体流（后箭头）推向。
两相流建模指南
如果要模拟不涉及任何拓扑变化的两相流，也就是说，没有液滴分解，自由表面形成等...并且如果自由表面没有发生重大形状的变化，则可以使用这层流两相流动，移动网格可与微流体模块只要。如果可以使用此公式，则需要更少的计算资源。
几何学
如果可能的话，以2D或2D轴对称性开始建模。此类模型将比3D模型更快地求解，并作为尝试适用于3D模型的不同模型设置的有用测试。
如果合理，请避免在您期望流体界面越过的任何边界处锐利的边缘和弯道。在几何形状中引入一个圆角，以使边界之间存在平稳的跃迁。
网
在整个建模过程中，网格应具有大致相等的网格尺寸，并且网格元素应为各向同性，也就是说，不应沿一个方向拉伸或压缩元素。网格尺寸必须足够小，以使流体界面很好地分辨率。一个好的经验法则是从全球元素大小开始，该元素大小是预期液滴尺寸的十分之一，并从那里完善网格。利用全局定义>参数定义参数Hmax在网格>大小设置定义最大元素大小在所有域中。一旦到达特定网格上的收敛溶液，请重复使用较小的网格尺寸的分析。一旦溶液与网格细化没有显着变化，就可以将溶液相对于网格收敛。
如果知道整个建模域的一个子域仅包含相同的流体相，则可以在该子域中使用更粗的网格。
结构化和非结构化网格之间没有显着差异。
物理界面
所有流体入口都应在一个单个相进入建模域的区域中，并且进入该入口的相位应与相邻域内的初始相位匹配。您可能需要稍微更改几何形状以实现这一目标。
对于级别集和相位字段方法，有一个两相流，级别设置/相位场内部的功能多物理学分支。确保从下拉列表中选择适当的材料流体1和流体2在设置中。
在层流物理接口，确保使用不可压缩的公式。确保从一致的初始条件下平稳地坡道上的所有指定的速度或压力，如下所述：解决时间依赖的CFD模拟如果涉及重力的问题，请确保启用包括重力在设置下的选项层流而不是使用体积力条件使静水压力自动考虑初始值并在其他压力条件下。
如果对表面张力的气泡建模，请确保定义平衡表面张力的气泡内部的额外初始压力。该初始压力的合理值可以从年轻拉普拉斯方程式计算。
当使用任一级别设置或者相位场接口，有一个水平设置/相位场模型用于定义的功能参数控制接口厚度。如果此值太小，它可能会导致数值不稳定性，并且如果它太大，则接口移动不会正确捕获。良好的价值是最大元素大小的一半：HMAX/2在哪里Hmax是控制前面描述的网格大小的参数。
使用时级别设置物理接口，水平设置模型功能还定义了重新引导参数。如果重新定性参数太小，则可能导致数值不稳定性，另一方面，如果它太大，则接口运动不会正确捕获。一个很好的估计重新引导参数是最大预期速度幅度。
使用时相位场物理接口，相位场模型功能还定义了移动性调整参数。同样，太小的值会导致数字不稳定性，太大的值不会正确捕获接口移动。一个很好的初始估计移动性调整参数是：
2*umax/（3*sqrt（2）*sigma）*（hmax/epsilon）
在哪里umax是预期的最大速度幅度，西格玛是表面张力系数，Hmax是控制最大元素大小的参数的值，并且Epsilon是参数控制接口厚度，通常是HMAX/2，在这种情况下，上述表达可以简化为：
（4/3/sqrt（2））*（umax/sigma）
使用级别设置方法时，有一个多物理学>湿墙功能，以及使用相位字段方法时，有一个相位场>湿墙指定的功能接触角。该接触角应与两个阶段的实际初始角度一致，如几何和几何形状所定义阶段字段/级别集>初始接口特征。如果初始接口定义的接触角不同，则指定接触角应该以类似于速度攀升的方式加速升级（请参阅：解决时间依赖的CFD模拟）
在层流的接口设置中，级别集和相位字段接口，有一个离散化您可以在其中切换元素顺序的部分。您将需要启用离散化在节目模型构建器中的菜单以查看此设置。默认离散化是P1+P1对于层流，以及线性对于级别集和相位场。高阶离散化将在计算密集程度上明显更大，而通常不建议改进网格。
学习设置
该研究始终由两个步骤组成，首先是相初始化步骤初始化级别集或相位场变量，以使其在各处平稳变化。接下来，与时间相关步骤同时求解Navier-Stokes方程和级别集或相位场方程。
在与时间相关学习步骤设置，有一个宽容：默认为物理控制。这可以更改为用户控制应研究更紧密的求解器相对公差，以确认该溶液相对于相对公差会收敛。也就是说，一旦计算了解决方案，请重复使用较小的求解器公差。一旦溶液与求解器耐受性以及网格的细化没有显着变化，则可以将溶液视为收敛。在解决上述所有点之前，请勿研究更精细的求解器公差。
高级物理设置
如果您在进行网格精炼研究和求解器公差研究研究时，您会观察到质量保护的问题（总质量进入和离开域不匹配，或者封闭域中的总质量变化），然后切换到更多计算理事方程式的密集保守形式。在级别集和阶段字段的接口设置中，有一个高级设置您可以在其中切换的部分非保守形式和保守形式对流术语。您将需要启用高级物理选项在节目模型构建器中的菜单以查看这些设置。
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